A desidratabilidade aprimorada do lodo por um amido

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 402 (2023) Citar este artigo

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A coagulação/floculação é um dos métodos de pré-tratamento mais amplamente utilizados e econômicos para melhorar a desidratabilidade do lodo. Neste estudo, um floculante à base de amido modificado catiônico (St-CTA) em conjunto com uma argila popular, atapulgita (ATP), foi usado para o condicionamento de lodo ativado por resíduos. As propriedades de desidratação, incluindo teor de umidade da torta de filtro, resistência específica à filtração, tempo de sucção capilar, taxa de filtração e coeficiente de compressibilidade, foram medidas e comparadas variando as doses de St-CTA e ATP. Pela combinação do desempenho de desidratação aparente e as mudanças nos conteúdos e distribuições das frações e componentes da substância polimérica extracelular (EPS), flocos de lodo e microestruturas de tortas de lodo, os mecanismos de desidratação foram discutidos em detalhes. O St-CTA em conjunto com o ATP pode exibir uma desidratação aprimorada do lodo e o teor de água no bolo de lodo final pode ser reduzido de forma estável abaixo de 80% devido aos efeitos sinérgicos do St-CTA e do ATP. Além da eficiente neutralização de carga do St-CTA, o ATP não apenas atua como um construtor de esqueleto no processo de desidratação do lodo, o que torna os flocos de lodo mais compactos e melhora a filtrabilidade e a permeabilidade, mas também interage fortemente com as proteínas no EPS do lama que reduz o teor de proteína e aumenta ainda mais o efeito de desidratação. Este estudo fornece uma maneira econômica, ecológica e eficaz de melhorar ainda mais a desidratabilidade do lodo.

Nos últimos anos, com a melhoria constante da economia mundial, a escala de tratamento de água e esgoto aumentou notavelmente e, consequentemente, a descarga de lodo como subproduto do tratamento de esgoto tem crescimento consistente1. No entanto, o lodo bruto geralmente contém mais de 95% de água2, cujo alto volume causa altos custos de transporte e descarte3. Portanto, é de vital importância reduzir o volume de lodo pelos processos de desidratação para seu tratamento eficiente4.

O lodo geralmente é condicionado por alguns pré-tratamentos antes da compressão mecânica para separar eficientemente a água do lodo5. Pré-tratamentos de lodo, incluindo principalmente coagulação/floculação, oxidação, acidificação, construção de esqueleto, micro-ondas e condicionamento ultrassônico, podem converter a água adsorvida na superfície e a água hidratada interna em água livre, na qual a coagulação/floculação é amplamente utilizada nas águas residuais estações de tratamento devido à sua simplicidade e eficácia6. Coagulantes e floculantes tradicionais, como cloreto de polialumínio, sulfato poliférrico e poliacrilamida catiônica (PAM), foram amplamente utilizados porque podem agregar efetivamente as partículas de lodo e alcançar a separação sólido-líquido6. No entanto, os íons metálicos residuais e os monômeros altamente tóxicos desses coagulantes e floculantes tradicionais podem causar riscos ambientais potenciais7. Além disso, a coagulação/floculação tradicional é difícil de conseguir uma desidratação completa porque as matérias orgânicas altamente hidratadas no lodo, como a substância polimérica extracelular (EPS), ligando grandes quantidades de água, eram difíceis de serem destruídas para liberar totalmente o ligado e intracelular água8,9. Além disso, tortas de lodo altamente compressíveis compactariam totalmente sob a alta pressão mecânica, fazendo com que os canais de drenagem fossem destruídos, a filtrabilidade reduzida e a água interna impedida de ser completamente drenada6,10,11. Portanto, a coagulação/floculação usada sozinha é difícil de atender aos altos requisitos de desidratação de lodo, e processos de condicionamento combinados ecologicamente corretos e eficazes com outros pré-tratamentos podem melhorar notavelmente a desidratabilidade do lodo1,6,12,13.